EP1004153B1 - Electric connection device with fluid insulator - Google Patents

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EP1004153B1
EP1004153B1 EP98942727A EP98942727A EP1004153B1 EP 1004153 B1 EP1004153 B1 EP 1004153B1 EP 98942727 A EP98942727 A EP 98942727A EP 98942727 A EP98942727 A EP 98942727A EP 1004153 B1 EP1004153 B1 EP 1004153B1
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EP
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connection member
link device
insulating sleeve
electrical link
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/34—Insulators containing liquid, e.g. oil

Definitions

  • the plug-in connection member is surrounded by the insulating fluid contained in the enclosure this which minimizes the electrical stresses in the material surrounding the plug-in connection member.
  • the device according to the invention can be fully assembled and filled with fluid in the workshop so that when place an electric cable on a building site just prepare the end of the cable and engage it in the insulating sleeve to plug in the cable conductor without break the sealing of the enclosure, which avoids fluid handling on site.
  • the enclosure is filled with a fluid insulator 2 such that a gas, in particular sulfur hexafluoride, a oil or even a fat.
  • a gas in particular sulfur hexafluoride, a oil or even a fat.

Description

La présente invention concerne un dispositif de liaison électrique à isolant fluide permettant de relier un câble électrique à haute tension à un poste sous enveloppe métallique ou à un poste extérieur.The present invention relates to a device for electrical connection with fluid insulator allowing to connect a high-voltage electric cable to an enclosed station metal or at an external station.

On connaít du document EP-A-148 394 un dispositif de liaison électrique pour un poste sous enveloppe métallique à isolant fluide tel que de l'hexafluorure de soufre sous forme gazeuse. Le dispositif de liaison électrique décrit dans ce document comporte un barre de liaison conductrice disposée à l'intérieur de l'enceinte et ayant une extrémité fixée de façon étanche à un manchon en résine isolante traversant de façon étanche une paroi de l'enceinte contenant le gaz isolant. La barre de liaison s'étend à l'extérieur de l'enceinte et est reliée à un organe de connexion embrochable disposé dans la partie du manchon s'étendant à l'extérieur de l'enceinte et entouré par un écran conducteur formant une cage de Faraday autour de l'organe de connexion embrochable.We know from document EP-A-148 394 a device of electrical connection for a post in metal enclosure with fluid insulator such as sulfur hexafluoride in gaseous form. The electrical connection device described in this document has a link bar conductive disposed inside the enclosure and having one end tightly attached to a resin sleeve insulating sealingly passing through a wall of the enclosure containing the insulating gas. The link bar extends outside the enclosure and is connected to a plug-in connection member arranged in the part of the sleeve extending outside the enclosure and surrounded by a conductive screen forming a Faraday cage around of the plug-in connection member.

Un tel dispositif de liaison électrique est le siège de contraintes électriques importantes lorsqu'il est utilisé à tension très élevée. En outre ce dispositif n'étant pourvu d'aucun organe de répartition de champ électrique il est nécessaire de prévoir un organe de réduction de contraintes séparé qui est monté sur le câble électrique avant mise en place de celui-ci, ce qui implique des manipulations délicates sur le chantier pour éviter l'apparition de contraintes électriques à l'interface entre la surface interne du manchon isolant et l'organe de répartition de champ.Such an electrical connection device is the site of significant electrical stresses when it is used at very high voltage. Furthermore this device not having any field distribution member electric it is necessary to provide a separate stress reduction which is mounted on the cable electric before putting it in place, which involves delicate handling on site to avoid the appearance of electrical stresses at the interface between the internal surface of the insulating sleeve and the field distribution.

Selon l'invention on propose un dispositif de liaison électrique à isolant fluide comportant une enceinte contenant un isolant fluide, une barre de liaison conductrice disposée à l'intérieur de l'enceinte et ayant une extrémité fixée de façon étanche à un manchon isolant traversant de façon étanche une paroi de l'enceinte, la barre de liaison étant reliée à un organe de connexion embrochable entouré par un écran conducteur formant une cage de Faraday autour de l'organe de connexion embrochable, dans lequel l'organe de connexion embrochable est disposé à l'intérieur de l'enceinte et le manchon isolant est en matière élastomère et comporte un déflecteur conducteur affleurant la surface interne du manchon isolant à distance de l'écran conducteur entourant l'organe de connexion embrochable.According to the invention there is provided a device for electrical connection with fluid insulator comprising an enclosure containing a fluid insulator, a conductive connecting bar arranged inside the enclosure and having a end tightly attached to an insulating sleeve passing tightly through a wall of the enclosure, the connecting bar being connected to a connecting member plug-in surrounded by a conductive screen forming a Faraday cage around the plug-in connection member, in which the plug-in connection member is arranged inside the enclosure and the insulating sleeve is made of elastomeric material and has a deflector conductor flush with the inner surface of the insulating sleeve away from the conductive screen surrounding the plug-in connection.

Ainsi l'organe de connexion embrochable est entouré par le fluide isolant contenu dans l'enceinte ce qui minimise les contraintes électriques dans la matière entourant l'organe de connexion embrochable. En outre le dispositif selon l'invention peut être entièrement monté et rempli de fluide en atelier de sorte que lors de la mise en place d'un câble électrique sur un chantier il suffit de préparer l'extrémité du câble et engager celle-ci dans le manchon isolant pour embrocher le conducteur du câble sans rompre l'étanchéité de l'enceinte, ce qui permet d'éviter des manipulations de fluide sur le chantier.Thus the plug-in connection member is surrounded by the insulating fluid contained in the enclosure this which minimizes the electrical stresses in the material surrounding the plug-in connection member. Furthermore the device according to the invention can be fully assembled and filled with fluid in the workshop so that when place an electric cable on a building site just prepare the end of the cable and engage it in the insulating sleeve to plug in the cable conductor without break the sealing of the enclosure, which avoids fluid handling on site.

En outre ce manchon isolant en élastomère se trouve étroitement appliqué sur la surface externe du câble du fait de son élasticité et du fait de la pression du fluide isolant qui l'entoure, ce qui minimise le risque de défauts à l'interface entre le câble et le manchon isolant. Le déflecteur intégré au manchon isolant joue alors pleinement son rôle de répartition du champ électrique à l'intérieur de manchon isolant.In addition, this insulating elastomer sleeve is found tightly applied to the outer surface of the cable because of its elasticity and because of the pressure of the insulating fluid surrounding it, which minimizes the risk of faults at the interface between the cable and the insulating sleeve. The deflector integrated in the insulating sleeve then plays fully its role in distributing the electric field inside insulating sleeve.

Selon une version avantageuse de l'invention le déflecteur s'étend à cheval sur la paroi de l'enceinte traversée par le manchon isolant. On minimise ainsi l'encombrement du dispositif de liaison selon l'invention sans nuire à la répartition du champ électrique.According to an advantageous version of the invention the deflector extends astride the wall of the enclosure crossed by the insulating sleeve. So we minimize the size of the connection device according to the invention without affecting the distribution of the electric field.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles :

  • la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique du dispositif de liaison électrique selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue en perspective partiellement écorchée d'un autre mode de réalisation de l'invention,
  • la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of two particular non-limiting embodiments of the invention with reference to the attached figures among which:
  • FIG. 1 is a schematic axial section view of the electrical connection device according to the invention,
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of another embodiment of the invention,
  • Figure 3 is a sectional view along line III-III of Figure 2.

En référence à la figure 1, le dispositif de liaison électrique selon l'invention est décrit en relation avec un dispositif de type poste extérieur c'est à dire que l'enceinte est constituée en partie par un isolateur 1, par exemple un isolateur en résine époxy renforcée de fibre de verre ou en porcelaine et comportant des jupes s'étendant en saillie vers l'extérieur. A sa partie inférieure l'isolateur 1 est fixé de façon connue en soi sur un support 7 par des boulons 8 et est fermé par une plaque métallique 9 fixée par des vis 10 coopérant avec des inserts 11 noyés dans la paroi de l'enceinte. L'étanchéité entre la plaque 9 et la paroi latérale de l'isolateur est de préférence assurée par un joint torique non représenté.Referring to Figure 1, the electrical connection according to the invention is described in relation with an external station type device, i.e. the enclosure is partly formed by an insulator 1, by example an insulator in epoxy resin reinforced with fiber glass or porcelain and having extending skirts projecting outwards. At its lower part the insulator 1 is fixed in a manner known per se to a support 7 by bolts 8 and is closed by a plate metallic 9 fixed by screws 10 cooperating with inserts 11 embedded in the wall of the enclosure. Sealing between plate 9 and the side wall of the insulator is preferably provided by an O-ring not shown.

Une barre de liaison métallique 3 s'étend à l'intérieur de l'enceinte et est fixée de façon étanche à celle-ci. A cet effet la barre de liaison conductrice 3 comporte un collerette 4 fixée par des vis à un insert métallique 5 noyé dans la paroi de l'isolateur. De préférence un joint torique non représenté est disposé entre la collerette 4 et l'insert métallique 5. A son extrémité inférieur la barre de liaison 3 porte un organe de connexion embrochable 6 représenté de façon schématique sous forme d'une lyre.A metal connecting bar 3 extends to inside the enclosure and is tightly fixed to this one. For this purpose the conductive connecting bar 3 includes a flange 4 fixed by screws to an insert metallic 5 embedded in the insulator wall. Preferably an O-ring not shown is disposed between the flange 4 and the metal insert 5. At its end lower link bar 3 carries a plug-in connection 6 shown diagrammatically in the form of a lyre.

La paroi 9 de l'enceinte est traversée par un manchon en matière élastomère 12, par exemple un manchon en silicone ou en EPDM, dont l'extrémité inférieure est encastrée de façon étanche dans une ouverture 13 de la plaque 9. A son extrémité supérieure le manchon en élastomère 12 est monté de façon étanche sur l'extrémité inférieure de la barre de liaison 3, par exemple par un emmanchement à force de la barre de liaison 3 dans le conduit central 14 du manchon en élastomère 12.The wall 9 of the enclosure is crossed by a sleeve of elastomeric material 12, for example a sleeve of silicone or EPDM, the lower end of which is sealed in an opening 13 of the plate 9. At its upper end the elastomer sleeve 12 is tightly mounted on the lower end of the link bar 3, for example by a press fitting of the connecting rod 3 in the central duct 14 of the elastomer sleeve 12.

L'enceinte est remplie d'un isolant fluide 2 tel qu'un gaz, en particulier de l'hexafluorure de soufre, une huile ou même une graisse.The enclosure is filled with a fluid insulator 2 such that a gas, in particular sulfur hexafluoride, a oil or even a fat.

En regard de l'organe de connexion 6 le manchon en élastomère 12 comporte un écran conducteur 15 qui entoure l'organe de connexion. L'écran conducteur 15 est par exemple réalisé en élastomère rendu conducteur par du noir de carbone. A sa partie inférieure le manchon élastomère 12 comporte un déflecteur 16 qui s'étend à cheval sur la paroi inférieure 9 de l'enceinte à distance de l'écran conducteur 15, la partie inférieure du déflecteur 16 affleurant la surface interne du manchon élastomère 12.Next to the connection member 6 the sleeve made of elastomer 12 comprises a conductive screen 15 which surrounds the connection member. The driver screen 15 is for example made of elastomer made conductive by carbon black. At its lower part the elastomeric sleeve 12 has a deflector 16 which straddles the bottom wall 9 of the enclosure remote from the screen conductor 15, the lower part of the deflector 16 flush with the internal surface of the elastomer sleeve 12.

Lors du raccordement d'un câble électrique celui-ci est tout d'abord préparé de façon connue en soi par des découpages en escalier faisant apparaítre dans l'ordre le conducteur du câble à l'extrémité de celui-ci, l'isolant du câble et l'écran de blindage du câble. L'extrémité du câble est alors introduite dans le conduit 14 du manchon élastomère 12 jusqu'à ce que le conducteur du câble soit embroché dans l'organe de connexion embrochable 6. L'extrémité de l'isolant du câble est alors en regard de l'écran conducteur 15 et la surface interne du conduit 14 est plaquée sur la surface externe de l'isolant du câble tandis que la partie du déflecteur 16 qui affleure la surface interne du manchon élastomère 12 est en contact avec l'écran du câble. Pour assurer un contact intime entre la surface interne du manchon élastomère 12 et les différents composants du câble, celui-ci est de préférence emmanché à force ou bien le manchon 12 est maintenu dans un état légèrement expansé par un tube amovible engagé en atelier dans le conduit 14 et retiré après mise en place du câble.When connecting an electric cable it is first prepared in a manner known per se by staircase cutouts showing in order the cable conductor at the end of it, cable insulation and cable shielding screen. The end of the cable is then introduced into the conduit 14 of the elastomeric sleeve 12 until the conductor of the cable is plugged into the plug-in connection member 6. The end of the cable insulation is then opposite the conductive screen 15 and the internal surface of the conduit 14 is pressed against the outer surface of the cable insulation while the part of the deflector 16 which is flush with the inner surface of the elastomeric sleeve 12 is in contact with the cable screen. To ensure intimate contact between the internal surface of the elastomer sleeve 12 and the various components of the cable, this is preferably force-fitted or the sleeve 12 is held in a slightly expanded state by a removable tube engaged in workshop in line 14 and removed after installation of the cable.

Les figures 2 et 3 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention plus particulièrement destiné à un poste sous enveloppe métallique mais pouvant également être utilisé dans un poste extérieur du type illustré à la figure 1. Dans l'exemple illustré l'enceinte contenant le fluide isolant est délimitée par les parois ou par des cloisonnements internes du poste. Dans ce mode de réalisation pour lequel des références numériques identiques sont utilisés pour désigner les parties semblables à celles du premier mode de réalisation, un manchon isolant 12 est fixé comme précédemment sur une plaque 9 formant une partie de la paroi de l'enceinte et montée à cet effet de façon étanche sur une autre partie de paroi 17 par des vis 18, l'étanchéité étant assurée par un joint 19.Figures 2 and 3 illustrate another mode of embodiment of the invention more particularly intended for a post in a metal envelope but also be used in an outdoor station of the type illustrated in figure 1. In the example illustrated the enclosure containing the insulating fluid is delimited by the walls or by internal partitions of the post. In this embodiment for which identical reference numbers are used to designate parts similar to those of first embodiment, an insulating sleeve 12 is fixed as before on a plate 9 forming part of the enclosure wall and mounted for this purpose so watertight on another wall portion 17 by screws 18, the seal being ensured by a seal 19.

Comme dans le mode de réalisation précédent la barre de liaison 3 est engagée de façon étanche dans le manchon isolant 12 et comporte à son extrémité interne au manchon 12 un organe de connexion embrochable 6. L'autre extrémité non représentée de la barre de liaison 3 est fixée de façon connue en soi à un bus s'étendant à l'intérieur du poste.As in the previous embodiment the connecting bar 3 is tightly engaged in the insulating sleeve 12 and has at its internal end at sleeve 12 a plug-in connection member 6. The other end not shown of the link bar 3 is fixed in a manner known per se to a bus extending inside of the post.

Afin de supporter les efforts mécaniques longitudinaux ou latéraux appliqués en particulier lors de la mise en place d'un câble électrique ou en cas de court circuit sur la ligne, le dispositif de ce mode de réalisation comporte une armature isolante généralement désignée en 20 qui s'étend autour du manchon isolant 12. l'armature 20 a une extrémité fixée à la plaque 9 et une extrémité opposée supportant la barre de liaison 3.In order to withstand the longitudinal mechanical forces or lateral applied in particular during the installation of an electric cable or in the event of a short circuit on the line, the device of this embodiment has an insulating reinforcement generally designated at 20 which extends around the insulating sleeve 12. the frame 20 has one end fixed to plate 9 and one end opposite supporting the link bar 3.

Selon le mode de réalisation illustré l'armature 20 comporte trois branches isolantes en arc-boutant 21 disposées à 120° les unes des autres autour de l'axe du manchon 12. Une des extrémités de chaque branche 21 est fixée à la plaque 9 par une vis 22 engagée dans un insert 23 noyé dans la résine formant la branche 21. L'autre extrémité de chaque branche 21 est fixée à un anneau support métallique 24 par une vis 25 engagée dans un insert 26 noyé dans la branche 21. L'anneau support 24 entoure la barre de liaison 3.According to the embodiment illustrated the armature 20 has three insulating branches in flying buttress 21 arranged at 120 ° from each other around the axis of the sleeve 12. One end of each branch 21 is fixed to plate 9 by a screw 22 engaged in an insert 23 embedded in the resin forming the branch 21. The other end of each branch 21 is fixed to a ring metal support 24 by a screw 25 engaged in an insert 26 embedded in the branch 21. The support ring 24 surrounds the link bar 3.

Pour éviter que l'anneau métallique 24 soit générateur de contraintes électriques lorsque la tige de liaison 3 est sous tension, l'écran conducteur 15 qui s'étend autour de l'organe de connexion embrochable se prolonge à l'extérieur du manchon isolant 12 et s'étend au moins jusqu'à l'anneau support 24. De préférence l'écran conducteur 15 a un bord 27 arrondi et est replié sur l'armature comme illustré sur les figures pour envelopper l'anneau support 24 et les pièces métalliques 26 qui lui sont associées.To prevent the metal ring 24 from being electric stress generator when the rod of link 3 is energized, the conductive screen 15 which extends around the plug-in connection member extends outside the insulating sleeve 12 and extends to less up to the support ring 24. Preferably the screen conductor 15 has a rounded edge 27 and is folded over the frame as illustrated in the figures to wrap the support ring 24 and the metal parts 26 which are associated.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Le dispositif selon l'invention peut également être adapté à l'application à laquelle il est destiné.Of course, the invention is not limited to described embodiments and we can bring variant embodiments without departing from the scope of the invention as defined by the claims. The device according to the invention can also be adapted to the application for which it is intended.

En particulier dans le cas du montage sur un poste sous enveloppe métallique, la suppression de l'isolateur 1 permet de réduire considérablement l'encombrement du dispositif de liaison électrique et par voie de conséquence de diminuer de façon correspondante l'encombrement du poste sous enveloppe métallique.In particular in the case of mounting on a post in metal envelope, removal of the insulator 1 considerably reduces the size of the electrical connection device and consequently correspondingly reduce the footprint of the station in metal envelope.

Bien que l'invention ait été illustrée en relation avec des modes de réalisation dans lesquels l'organe de connexion embrochable 6 est fixé à l'extrémité inférieure de la barre de liaison 3, on peut prévoir de réaliser une cavité dans cette barre de liaison et de fixer l'organe de connexion embrochable dans le fond de cette cavité. La paroi latérale de la cavité joue alors le rôle de l'écran conducteur 15 qui peut être réduit. Ceci permet de minimiser encore l'encombrement du dispositif de liaison selon l'invention. Bien que l'organe de connexion embrochable 6 ait été illustré sous forme d'un organe femelle, on peut également prévoir un organe de connexion mâle associé à la tige de liaison 3 et prévoir un organe de connexion femelle sur le câble.Although the invention has been illustrated in relation with embodiments in which the organ plug-in connection 6 is attached to the lower end of the link bar 3, provision may be made for make a cavity in this connecting bar and fix the plug-in connection member in the bottom of this cavity. The side wall of the cavity then plays the role of the conductive screen 15 which can be reduced. this allows further minimize the size of the connection device according to the invention. Although the plug-in connection member 6 has been illustrated in the form of a female organ, may also provide an associated male connection member to the connecting rod 3 and provide a connection member female on the cable.

On peut également prévoir à l'intérieur du manchon 12 une couche de matériau à haute permittivité s'étendant entre le déflecteur 16 et l'écran conducteur 15 afin d'assurer une répartition homogène du champ électrique.We can also provide inside the sleeve 12 a layer of high permittivity material extending between the deflector 16 and the conductive screen 15 in order to ensure a homogeneous distribution of the electric field.

Bien que l'écran conducteur 15 ait été représenté affleurant la surface interne du manchon isolant 12, il peut également être noyé dans la masse de celui-ci.Although the driver screen 15 has been shown flush with the internal surface of the insulating sleeve 12, it can also be embedded in the mass of it.

Bien que l'armature 20 ait été illustrée sous forme de trois branches réunies par un anneau support on peut prévoir un plus grand nombre de branches, ou réaliser une armature tubulaire, cylindrique ou conique, enveloppant totalement le manchon élastomère 12 et dont la face interne peut être en contact avec le manchon élastomère 12. Dans ce dernier cas l'armature peut même être utilisée comme moule pour le manchon élastomère 12.Although the frame 20 has been illustrated under shape of three branches joined by a support ring on can plan more branches, or realize a tubular, cylindrical or conical frame, enveloping totally the elastomeric sleeve 12 and the internal face of which can be in contact with the elastomeric sleeve 12. In this last case the frame can even be used as a mold for the elastomeric sleeve 12.

Claims (8)

  1. A fluid-insulated electrical link device comprising an enclosure (1, 9; 17, 9) containing a fluid insulator (2), and a conductive link bar (3) disposed inside the enclosure and having one end fixed in leakproof manner to an insulating sleeve (12) passing in leakproof manner through a wall (9) of the enclosure, the link bar (3) being connected to a pluggable connection member (6) surrounded by a conductive screen (15) forming a Faraday cage around the pluggable connection member, the device being characterized in that the pluggable connection member (6) is disposed inside the enclosure (1), and in that the insulating sleeve (12) is made of elastomer material and includes a conductive deflector (16) flush with the inside surface of the insulating sleeve and at a distance from the conductive screen (15) surrounding the pluggable connection member.
  2. An electrical link device according to claim 1,
    characterized in that the deflector (16) extends on both sides of the wall (9) of the enclosure through which the insulating sleeve (12) passes.
  3. An electrical link device according to claim 1,
    characterized in that it includes insulating reinforcement (20) extending around the insulating sleeve (12) and having one end fixed to the wall (9) of the enclosure and an opposite end supporting the link bar (3).
  4. An electrical link device according to claim 3,
    characterized in that the reinforcement (20) comprises a series of insulating arms (21) interconnected by a support ring (24) surrounding the link bar (3).
  5. An electrical link device according to claim 4,
    characterized in that the support ring (24) is made of metal and in that the conductive screen (20) extends at least as far as the support ring.
  6. An electrical link device according to claim 5,
    characterized in that the conductive screen (15) is folded over the reinforcement (20) so as to envelop the support ring (24) and the metal parts (26) associated therewith.
  7. An electrical link device according to claim 6,
    characterized in that the conductive screen (15) has a rounded edge (27).
  8. An electrical link device according to claim 3,
    characterized in that the reinforcement is tubular.
EP98942727A 1997-08-13 1998-08-11 Electric connection device with fluid insulator Expired - Lifetime EP1004153B1 (en)

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FR9710336 1997-08-13
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EP (1) EP1004153B1 (en)
DE (1) DE69802414T2 (en)
FR (1) FR2767421B1 (en)
WO (1) WO1999009614A1 (en)

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